بهینه‌سازی شبکه توزیع گاز طبیعی با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد زنجان

2 دانشکده مهندسی، گروه کامپیوتر، دانشگاه زنجان، زنجان

3 دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران

4 گروه ریاضی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد زنجان، زنجان

چکیده

کمینه‌سازی هزینه گازرسانی با انتخاب قطر مناسب لوله و با در نظر گرفتن محدودیت‌های عدم افت فشار در گره‌ها و حجم جریان انتقالی گاز، یکی از چالش‌های مهم در صنعت نفت و گاز است که می‌تواند به‌صورت یک مسأله بهینه‌سازی مقید فرموله شود.‌ در سال‌های اخیر، رهیافت‌های زیادی برای حل این مسأله با استفاده از روش‌های مکاشفه‌ای مانند الگوریتم ژنتیک و الگوریتم کلونی مورچه‌ها ارائه شده است که به موفقیت‌های قابل توجهی دست یافته‌اند. علی‌رغم کارهای انجام شده، هنوز سرعت همگرایی و دقت همگرایی به نقطه بهینه به‌عنوان دو چالش مهم در این مساله مطرح هستند. در این مقاله یک راه حل مبتنی بر الگوریتم رقابت استعماری ارائه شده است. نتایج آزمایشات نشان می‌دهد که رهیافت پیشنهادی نسبت به نرم‌افزار GPNet که در شرکت ملی گاز استفاده می‌شود، منجر به صرفه‌جویی 20% در هزینه‌ها شده که در مقایسه با روش مبتنی بر الگوریتم ژنتیک با صرفه‌جویی 1/12% دارای کارآیی بالاتری می‎باشد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Natural Gas Supply Network Optimization Using Imperialistic Competition Algorithm

نویسندگان [English]

  • Zahra Hashemi 1
  • Ali Amiri 2
  • Ali Mirmohammadi 3
  • Morteza Bayat 4
1 Department of Computer Engineering, Islamic Azad University, Zanjan Unit, Zanjan
2 Zanjan University Department of Computer Engineering, Zanjan, Ira
3 Department of Mechanics, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran
4 Mathematical Group, Islamic Azad University, Zanjan Unit, Zanjan
چکیده [English]

Gas supply cost minimization by selecting the appropriate pipe diameters considering the limitations of pressures in the nodes and the volume of gas flow is one of the major challenges in the oil and gas industry, which can be designed as a constrained optimization problem. Nowadays, many approaches such as genetic algorithms and ant colony algorithm, which have achieved remarkable success, are proposed to solve this problem using heuristic methods. Despite the work done, yet the convergence speed and accuracy of convergence to the optimal point are considered as two of the major challenges. In this paper one solution method based on imperialistic competitive algorithm is presented. Test results show that the proposed approach compared to GPNet software, which is used in the National Gas Company, has achieved a 20% reduction in costs and it has better performance in comparison to genetic algorithm, which has a 12% cost reduction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Imperialistic Competition Algorithm
  • Genetic Algorithm
  • Cost Minimization
  • Gas Supply Network

 

[1]. آئینه‌چی م. ا.، «مبانی طراحی شبکه‌های گازرسانی»، شرکت ملی گاز ایران، 1372.

[2]. Hansen C. T., Madsen K. and Nilsen H. B., “Optimization of iarge networks, mathematical programming”, 52, pp. 45–58, 1991.

[3]. Lin B. L., Shau H. M., Huang W. C., Wu R. S. and Liaw S. L., “The enumeration algorithm for the practical optimal design of pipe network systems”, Environmental Informatics Archives 2 , pp. 87–98, 2004.

[4]. Boyd I. D., Surry P. D., Radcliffe N. J., Constrained gas network pipe sizing with genetic algorithm, Technical Report EPCC-TR94, Edinburgh Parallel Computing Center, 1994.

[5]. Morley M. S., Atkinson R. M., Savic D. A. and Walters G. A., “GAnet: genetic algorithm platform for pipe network optimization”, Advances in Engineering Software 32 (June (6)), pp. 467–475, 2001.

[6]. Van Vuuren S. J., “Application of genetic algorithms—determination of the optimal pipe diameters”, Water SA 28 (April (2)), pp. 217–226, 2002.

[7]. Dandy G. C., Simpson A. R. and Murphy L. J., A, Review of pipe network optimization techniques, National Conference Publication Institution of Engineers, Australia, n 93 pt 2, 1993.

[8]. Chebouba A., Amadeo L., Yalaoui F. and Smati A., Optimization of natural gas pipeline transportation using ant colony optimization algorithm, CPI’2007, Rabat, Maroc.

[9]. El-Mahdy O. F. M., Ahmed M. E. H. and Metvali S., “Computer aided optimization of natural gas pipe networks using genetic algorithm”, applied soft computing, vol. 10, issue 4, pp. 1141-1150, 2010.

.[10]. [Available Online] http://www.icasite.info

[11].

آتش‌پزگرگری، ا.، «توسعه الگوریتم بهینه‌سازی اجتماعی و بررسی کارایی آن»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تهران، ایران،۱۳۸۷ آدرس:

http://eboard.persiangig.com/AI/AIapxICA.pdf

[12]. Gargari A. and Lucas E., “Imperialist competitive algorithm: an algorithm for optimization inspired by imperialistic competition”, IEEE Congress on Evolutionary Computation, pp. 4661-4667, 2007.